[发明专利]一种全相参毫米波频率合成方法与合成器

说明书

技术领域

本发明属于频率合成和毫米波领域，特别涉及一种全相参毫米波频率合成方法与合成器。

背景技术

频率合成方法是指将一个或多个频率稳定度和精确度很高的基准参考源通过频率域的线性运算，生成具有同样稳定度和精确度的大量离散频率信号的方法，实现频率合成的电路称为频率合成器。对频率合成器的主要技术指标要求通常有：输出频率范围，最小频率步进(也称为频率间隔)，频谱纯度(包含相位噪声和相位杂散)，频率切换时间(也称变频时间、跳频时间)。由于技术上的高难度以及对其要求的愈来愈高，频率合成技术始终是现代电子(通信)系统的关键技术难点之一。

毫米波的工作频率介于微波和光之间，因此兼有两者的优点，主要优点有：(1)与微波比，波长短，因而设备体积小，重量轻；波束窄，分辨力高；多普勒频移大，有利于探测低速目标；带宽宽，易采用窄脉冲调制，信息容量大。(2)与红外激光比，在传输窗口及烟、尘环境，毫米波的的衰减要小得多，可以认为具有全天候特性，吸收峰可以用于保密通信。

传统的直接频率合成技术，将信号频率进行几何四则运算，虽然能够保证系统的全相参特性，但当主输出信号和副输出信号频差较小时，变频杂散难以抑制，无法满足隔离度要求。传统的单锁相环路在频率分辨率和跳频速度之间存在很大矛盾，造成设计方案复杂。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全相参毫米波频率合成方法与合成器，以满足主输出信号和副输出信号的全相参和高隔离度特性要求。

本发明所述全相参毫米波频率合成方法，其合成步骤如下：

(1)将一个毫米波主输出锁相频率合成电路产生的主输出信号功率分配为两路，一路作为毫米波主输出信号，另一路作为第一混频信号；

(2)将基准参考源的信号倍频产生出与所述主输出信号频率不同的第一混频参考信号；

(3)将第一混频信号与第一混频参考信号进行混频并滤波后得到第二混频参考信号，将第二混频参考信号直接作为混频信号或做功率分配为多路混频信号；

(4)设计n个毫米波副输出固定分频比混频锁相频率合成电路，当n＝1时，第二混频参考信号直接作为毫米波副输出固定分频比混频锁相频率合成电路的外混频信号，当n≥2且为正整数时，各毫米波副输出固定分频比混频锁相频率合成电路的外混频信号为第二混频参考信号做功率分配形成的相对应的一路混频信号，各毫米波副输出固定分频比混频锁相频率合成电路的输出即为与毫米波主输出信号异频的全相参副输出信号；

上述毫米波主输出锁相频率合成电路、n个毫米波副输出固定分频比混频锁相频率合成电路的锁相参考信号和第一混频参考信号同源，毫米波主输出信号和各副输出信号的频差由毫米波副输出固定分频比混频锁相频率合成电路的分频比决定。

上述方法中，第一混频参考信号的产生采用将基准参考源信号直接倍频的方式实现，或采用将基准参考源信号锁相倍频的方式实现。

本发明所述全相参毫米波频率合成方法所使用的合成器如图1、图3所示，包括多路功率分配器I、一个毫米波主输出锁相频率合成电路、第一倍频器或锁相倍频电路、主混频器、主带通滤波器、多路功率分配器II和n个毫米波副输出固定分频比混频锁相频率合成电路；功率分配器I将基准参考源产生的信号进行功率分配并传送给毫米波主输出锁相频率合成电路、第一倍频器或锁相倍频电路及各毫米波副输出固定分频比混频锁相频率合成电路；毫米波主输出锁相频率合成电路将接收到的信号进行处理生成主输出信号，所述主输出信号功率分配为两路，一路进行毫米波倍频后，作为毫米波主输出信号，另一路作为第一混频信号；第一倍频器将接收到的信号进行倍频，生成与主输出信号频率不同的第一混频参考信号，或锁相倍频电路将接收到的信号进行锁相与倍频，生成与主输出信号频率不同的第一混频参考信号；主混频器将毫米波主输出锁相频率合成电路输出的第一混频信号和第一倍频器或锁相倍频电路输出的第一混频参考信号进行混频并将混频后的信号输送给主带通滤波器；主带通滤波器将接收到的混频信号进行滤波产生第二混频参考信号，并传送给多路功率分配器II；多路功率分配器II将接收到的第二混频参考信号分配为n路混频信号，并将n路混频信号分别传送给各毫米波副输出固定分频比混频锁相频率合成电路；各毫米波副输出固定分频比混频锁相频率合成电路将多路功率分配器II输入的混频信号用做环内参考混频信号进行混频后，并对来自多路功率分配器I的信号进行固定分频比锁相，然后，进行毫米波倍频，倍频后的输出信号为与毫米波主输出信号异频的全相参副输出信号；上述n≥2且为正整数。